节能技术在塑料机械设计中的应用

刘长青

摘 要：在现阶段塑料机械设计过程中，必须要积极的应用节能技术，弥补传统设计环节中存在的不足，充分发挥出节能技术的优势，提升塑料机械设计水平，为社会经济发展提供可靠保障。

关键词：节能技术；塑料机械；设计；应用

中图分类号：TQ320.66                           文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）07-0105-03

0 引言

现阶段，我国的社会经济水平不断提升，对于各项能源的需求在不断提升，造成当前能源供应形势日益紧张，如何更好地开展能源分配，成为了当前各行各业关注的焦点。在这一背景下，节能技术受到了广泛关注，通过发挥出节能技术的优势，能够更好地提升资源使用效率，满足经济发展需求，为人们营造良好的生产生活环境。目前塑料机械能源消耗较大，为了改变这一现状需要转变传统的设计理念，通过引入节能技术，提升塑料机械设计水平，满足新时期的发展要求。

在制造业的发展中，機械工程作为其中的重要组成，在促进经济发展的同时，也造成了十分巨大的能源消耗。为了更好地控制能源消耗，必须要加强节能技术的引入，弥补传统工业发展中存在的不足，促进社会经济的可持续发展。从当前的经济发展来看，尽管能源总量较大，但是人均量并不充足，这就需要提升节能的重视程度，塑料机械行业更是如此。

目前主要包括吹塑机、挤出机以及注塑机3种类型，其在塑料机械的比重超过了80%。其中注塑机的比重最大，在能源消耗中也最大[1]。

1 节能技术的含义

节能技术是指在生产过程中采用先进技术来实现节约能源的技术手段。在节能技术的快速发展中，需要结合用能情况、能源类型等，对能源消耗现状进行分析，进而明确能源浪费的节能空间，从而采取有效的应对措施，降低能源消耗，达到节约能源的效果[2]。在现代社会的发展中，结合不同能源类型与能耗系统，节能技术可以应用到不同的领域中，比如工业能耗节能、家庭能耗、佳通运输节能、大型建筑节能等。在不同领域的节能措施制定中，需要形成针对性的改造方案，降低能源的浪费，为社会经济的可持续发展提供可靠保障。

2 塑料机械概述

2.1 塑料机械的含义

塑料机械指的是在塑料加工工业发展中所使用的各种机械及装置总称。在塑料加工工业的发展中，某些流体与固体分离、输送、磨碎、破碎以及干燥等通用性机械、设备发挥着重要作用，因此也将其列为塑料机械。在现代塑料机械的设计与制造过程中，不仅需要推动机械工程与材料科学的发展，还需要获得塑料工程理论研究的支持。

2.2 塑料机械产品分类

按生产过程不同可以将塑料机械分为4种类型，即塑料成型机械、塑料配混机械、塑料二次加工机械以及塑料加工辅助机械等。①塑料配混机械。此类机械主要用于各种形式的塑料配混料制造，比如炼塑机、捏合机、筛选机、切粒机以及研磨机等。②塑料成型机械。此类机械又称为一次加工机械，主要用于塑料制品的成型作业，比如挤塑机、注塑机、压塑机、压延机、吹塑机、发泡剂等。③塑料二次加工机械。此类机械主要用于塑料制品的加工与后期处理处理工作，比如焊接机、热成型机、烫印机、热合机、植绒机、真空蒸镀机等，此外，金属加工机床同样属于这一类型。④塑料加工辅助机械。此类机械主要用于塑料加工过程中的合理化处理，比如注塑制品自动取出装置、边角料自动回收装置等。在现代化塑料加工产业的发展中，此类辅助机械已经成为了重要组成部分。

塑料机械的完善程度会对塑料制品的质量、产量与成本等产生直接的影响。这就需要在进行塑料机械设计过程中，必须要满足加工过程中的温度与应力变化情况，同时考虑到机械磨损、化学腐蚀与物料性能变化等因素[3]。在塑料品级的专用化发展下，工程塑料水平在不断提升，出现了许多复合材料，推动了塑料产品结构大型化与轻量化的发展。在塑料机械产品种类不断丰富的同时，生产水平也得到了显著提升，可以为产品规格与质量提供可靠保障，将误差控制在最小的范围内，机械设备的能耗在不断降低，占地面积越来越少，在操作维护中更为简单安全。

2.3 塑料机械的发展前景

在现代工业的发展中，塑料相较于石材、金属以及木材而言，其表现出可塑性强以及成本低的优势，在目前的国民经济中得到了广泛应用，塑料工业的发展速度在不断加快[4]。从目前行业发展现状来看，中国塑料制品产量一直位居前列，塑料制品的消费总量也在不断提升。但是从人均塑料消费量来看，相较于发达国家还有这很大的差距，有着较大的发展前景。在中国塑料机械市场的快速发展下，越来越多的国外企业进入中国市场，大型国际企业之间通过合作，积极融入中国塑料机械行业的发展中[5]。

3 塑料机械设计中节能技术的应用

在当前塑料机械当中，注塑机、吹塑机以及挤出机的比重较高，因此在分析节能技术应用中，主要从3种产品出发，制定有效的节能措施，降低塑料机械能耗，提升塑料机械行业经济水平。

3.1 注塑机节能技术的应用

3.1.1 机械式变量汞注塑机的应用

从现阶段机械式变量泵注塑机的发展来看，节能技术的应用还存在一定的不足，更多的局限在少数发达地区中，研究与应用水平相对较低，对于塑料机械设计的开展产生了不利影响。

对于变量泵注塑机而言，可以结合压力与流量需求，将定量泵自动的转化为变量泵，进而实现资源的合理分配，提升资源使用效率。从某种程度而言，作为一种新型节能注塑机而言，相较于其他全电动注塑机来说，其优势更为明显。比如在节能技术的应用中，成本一直是制约其发展的主要因素。对于机械式变量泵注塑机而言，其成本相对较低，大多数客户都能够接受，这也为机械式变量泵注塑机的推广应用提供了可靠保障。

目前机械式变量泵注塑机仍存在一些不足之处。比如在其运行过程中，对于液压油精的清洁度有着很高的要求，因此在运行一段时间以后，必须要及时更换油。

3.1.2 变频注塑机节能技术应用

变频技术的不断提升，为塑料机械创新设计提供了新的机遇。在变频技术的支撑下，可以推动传统定量汞注塑机的转变，在进行改造以后，形成节能型变量注塑机，此外可以直接将变量技术直接应用其中，达到节能降耗的目的。在现代社会的发展中，传统注塑机可以在变频技术的帮助下，直接转变为节能型变量注塑机，受到了社会各界的广泛关注，不仅可以降低此类注塑机节能技术应用中的成本，还可以提升技术的可靠性，在节能效率中取得良好的效果，可以获得一半的节能效果。在这种情况下，投资商的投资热情会更为高涨，在投入相关资金后，可以迅速获得回报，这也成为变频注塑机受到广大投资商欢迎的主要原因。

对于注塑机专用节能器而言，从其基本原理中充分落实了节能理论的要求，在其所采用的技术中，主要包括中央处理器与无量变频核心技术。在这两种技术的合理应用下，可以更好地将专用注塑机程序软件进行优化，配合注塑机原有的液压控制系统，自动检测注塑机控制系统的各种状态，进而保障注塑机的高效稳定运行。

注塑机控制系统主要包括工作流量信号与工作压力两种。为了获得更好的节能效果，在专用节能器的应用下，可以做到油泵中实际供油量与所需油量的平等，避免出现油量浪费的情况，最大程度上控制能源消耗。在这一过程中，可以借助运算的方式，对自动调节输出信号进行有效分析，进而强化油泵电机转换的控制效果。在这一技术的应用下，能够将以往注塑机运行过程中出现的流溢现象彻底消除，解决注塑机电能浪费严重的缺陷，实现注塑机运行效率与质量的提升，发挥更大的节能效果。

3.1.3 全电动注塑机

在全电动注塑机当中，节能技术的特点体现在响应速度方面，全电动注塑机的响应速度很快。从其整体设计来看，采用的是AC伺服电机，这种电机的控制精度很高，在使用过程中不会产生噪声污染，在节能效率中可以达到25%～50%。但是对于这种机械造价来说，其成本很高，因此在使用中受到了一定的局限。针对普通产品的生产来说，这种技术的应用比较有限，更多应用在一些高档住宿产品的生产当中，否则很容易出现资源浪费的情况。

3.2 挤出机节能技术的应用

在塑料挤出机的使用过程中，最大的特点是保障其维持在低速转矩下，在温度加热不均匀的时候，能够做到正常的启动运转，并保持运转精度的稳定，生产的材料也更为均匀。在这种情况下，可以更好地节约材料，从而起到良好的节能效果。

通常而言，在塑料挤出机的节能设计过程中，其涉及的方面比较广泛，由此过程也更为复杂。在现阶段的塑料机械设计过程中，生产厂家的节能技术应用比较多样。其中应用无感矢量变频技术。能够保证机械低频转矩的增加，自动进行参数的调节，发挥出滑差补偿的效果。在电压出现变动的时候，或者负载变动明显，依旧可以实现驱动电机的转速输出频率一致。

应用这一节能技术，其所起到的节能效果，主要体现在以下4方面：①在节能技术的应用下，能够有效促进挤出机节能率的提升，通常在25%～50%，进而改善工作效率，在实现低速转矩提升的同时，能够更好地控制电机的电流量，降低了生产环节的能源消耗情况。②挤出机的转速精度得到了显著提升，在节能技术的应用下，可以实现产品生产速度的提升，保障产品的生产质量，减少残次品的出现。在降低能源、材料消耗的同时，实现企业生产效益的改善。③在塑料挤出机的生产过程中，能够提供更为均匀的出料，这样可以对原材料进行有效控制，相较之前的生产技术，其在材料节省程度方面可以达到5%左右，这也就实现了材料的有效控制，为节能技术的应用提供了可靠保障。④降低电网的负荷量，增加挤出机装机的容量，提升塑料机械行业的生产效率。

3.3 塑料吹膜机节能技术的应用

塑料吹膜机可以直接加热塑料颗粒，通过采用挤压的方式压缩空气，将塑料颗粒吹成塑料薄膜袋子，再借助牵引机，将塑料薄膜袋子牵引到定型套上，冷却定型后卷取成制品。塑料吹膜机要保持平滑的调速，在启动的时候应该做到尽可能的平稳，停止时也要保持相对平稳。在这些特征的影响下，通过引入节能器与各种节能技术，能够起到良好的效果。在节能效果方面，节能技术可以实现良好的节能效果，从产品质量来看，可以自动进行无极调速。因此在调速的精度方面可以保持较高的水平，进而实现了产品质量的提升。应用节能技术可以实现塑料机械使用寿命的延长，降低设备的淘汰率，实现一定的节能效果。

4 塑料机械设计中节能技术应用的注意事项

实现塑料机械节能，须是对电机进行合理控制，这就造成在生产过程中，很多因素会对生产周期产生影响，容易出现加速或者减速时间延长的情况。在节能之前的产品选择中，应该尽可能选购一些节能性质较强的产品。在设计环节，应该由经验丰富的塑料机械师进行审核，明确塑料机械的生产因素，对塑料机械的电路与油路整改进行综合分析，进而实现机械使用效率与期限的提升。

在节能技术实施以后，电机的转动速率会发生变化，电机的温度通常会上升5～10℃，这也影响了自身的散热效果。比如采用SVP-WM脉宽调制技术，会在一定程度上干扰相应的电子设备与电路。这就需要在使用之前，结合设备的实际情况，进行科学准确的调试，为设备的正常运行提供保障。

在进行节能改造设计之前，必须要选择合适的节能产品供应商，借助供应商的专业能力，提供更为准确的指导。针对参数不足的问题，厂商应该通过组织专业的工程师团队，有效弥补其中的参数缺失，综合改造塑料机械的油路电路，从而更好地解决塑料机械节能技术应用中存在的问题。从安全角度考虑，在电机运作期间，需要安排专业的工程师，评估电机的散热效果，进而采取有效措施降低升温限度。

5 结束语

应用节能技术有着良好的效果，不仅可以促进行业发展水平的提升，还可以更好地降低能耗，从而缓解当前紧张的能源压力，为国民经济的可持续发展提供可靠保障。在这一过程中，必须要明确塑料机械的种类，加深对塑料机械的认知水平，进而积极开展新型节能技术的研发工作，促进塑料机械行业的健康稳定发展。

參考文献

[1] 何成，王更新.国际橡胶塑料机械标准化工作现状与展望[J].橡塑技术与装备，2021，47（19）：6-10.

[2] 张朋，苏晓磊，单磊.表面工程技术在塑料机械领域的应用及研究进展[J].材料保护，2021，54（7）：140-145.

[3] 翁满军，倪晓磊.舟山市塑料机械制造业发展现状及对策研究[J].产业与科技论坛，2021，20（10）：20-21.

[4] 董慧芳，路玲，胡健，等.基于机械力化学的热固性塑料再资源化[J].工程塑料应用，2021，49（1）：53-57.

[5] 王增杰.计算机仿真技术促进塑料机械设计的发展——评《塑料的机械加工》[J].塑料工业，2020，48（6）：181.